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數(shù)據(jù)中心如何構(gòu)建節(jié)能的UPS供電系統(tǒng)

2013-12-25 09:52:55 北極星電力信息化網(wǎng)  點擊量: 評論 (0)
由于IT技術(shù)的飛速發(fā)展,信息化建設(shè)已是一個巨大工程,比如金融和電信的數(shù)據(jù)大集中不僅僅是效率的提高,也將是管理模式和業(yè)務(wù)流量的全新變革,所以當(dāng)前數(shù)據(jù)中心的建設(shè)可以用雨后春筍來比喻,據(jù)有關(guān)資料介紹,

器提供全部負(fù)載功率。在這里Delta變換器和主變換器均具雙向變換的功能。主變換器給電池充電,而充電的時機和充電電平則由Delta變換器控制。該電路最大的特點就是用20%的功率去控制100%的負(fù)載功率。

 
 

上文中提到,打造節(jié)能的數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng),第一步就是要選擇節(jié)能的產(chǎn)品,在當(dāng)今選擇UPS產(chǎn)品時只有高頻機型UPS能夠滿足這一要求。除此之外,如果再規(guī)劃簡潔的配電系統(tǒng),加之設(shè)計節(jié)能的運行模式,就能夠達(dá)到更好的節(jié)能效果。


規(guī)劃簡潔的配電系統(tǒng)

有了節(jié)能的供電設(shè)備,如果沒有很好地規(guī)劃設(shè)備的連接和配置也得不到好的節(jié)能效果。

 

圖9 高頻機型UPS供電的“臃腫”系統(tǒng)

尤其是有的用戶認(rèn)為可靠性是用錢堆起來的,認(rèn)為設(shè)備越多可靠性越高。實際上設(shè)備越多增加的串聯(lián)環(huán)節(jié)就越多,相應(yīng)地可靠性也越低!如圖9所示就是高頻機型UPS供電臃腫系統(tǒng)的一個例子,說它臃腫是因為這本來是一個很節(jié)能的供電系統(tǒng),兩臺高頻機型UPS冗余并聯(lián)后給負(fù)載供電,簡單明了。可單單設(shè)計者又給UPS后面串聯(lián)了大功率變壓器,又串入了兩臺大容量STS,致使效率至少損失了4%~5%,不但投資增加很多,占地面積也大為增加。為什么會這樣規(guī)劃呢?原因是設(shè)計者機械地理解了美國的G4標(biāo)準(zhǔn),認(rèn)為只有做成所謂的雙總線,系統(tǒng)才可靠,這就陷入了用過多設(shè)備堆積可靠性的誤區(qū)。實際上圖9的每一路供電路徑上多了兩個故障點:變壓器和STS.可靠性下降了數(shù)倍。世界上十全十美的東西太少了,就是說,增加了這方面的功能卻犧牲了另一方面的功能,這就是有得有失的道理。

 

圖10 用1+2結(jié)構(gòu)模式提高可靠性的方法

如果改用圖10的方案,采用1+2結(jié)構(gòu)模式,這里雖多了一臺UPS,但卻少了兩臺變壓器和兩臺STS,要知道一臺STS要比同容量的UPS貴得多。而且第三臺UPS的引入,不但使系統(tǒng)可靠性大為增加,而且也是系統(tǒng)的過載能力又增加了一倍。

當(dāng)然,多臺UPS冗余并聯(lián)雖是提高了可靠性,但也帶來了負(fù)面影響,那就是使系統(tǒng)效率降低了,因為原來兩臺工作時各為50%負(fù)載,當(dāng)3臺工作時,每臺的帶載量才僅有三分之一。為此可采用圖1 1的改良式1+2節(jié)能供電方式。在這里高頻機3UPS在正常時處在轉(zhuǎn)換開關(guān)ZS的中間空檔位置,其他兩臺UPS按50%方式供電,處于效率最高點。任一臺UPS故障,3UPS就接通到故障設(shè)備的一方。提高了可靠性也提高了運行效率。

 

圖11 1+2節(jié)能工作方式

 

另外,雙總線采用STS還有另一層意思,那就是當(dāng)一臺UPS故障時就可以利用STS將另一臺UPS轉(zhuǎn)接過來,如圖12雙機雙總線1所示。但為了這一點功能就采用兩臺STS未免小題大做。

 

圖12 雙總線結(jié)構(gòu)方式兩臺UPS互相轉(zhuǎn)換方案

可以采用圖12雙機雙總線2的方法,用一只母聯(lián)開關(guān)即可。在兩路UPS正常工作時,母聯(lián)開關(guān)是斷開狀態(tài)。當(dāng)其中一臺UPS故障時,母聯(lián)開關(guān)閉合,也達(dá)到了上述目的。這一改變也并非無足輕重。如果母聯(lián)開關(guān)采用電子式,即靜態(tài)開關(guān),其設(shè)備量大為減少,如圖13所示。

 

圖13 母聯(lián)開關(guān)與兩臺STS設(shè)備量的比較

從圖中可以看出,同樣的大功率可控硅,兩臺STS就用了24支,而一個母聯(lián)開關(guān)只用了6只,節(jié)約了18支的設(shè)備量和功耗,也極大地減小了占地面積。

設(shè)計節(jié)能的運行模式

有了節(jié)能的產(chǎn)品,設(shè)計了簡潔的供配電系統(tǒng),如果再規(guī)劃出節(jié)能的運行模式,這樣步步為營、步步節(jié)能的供配電方式就可得出很好的節(jié)能效果。圖14所示為一個500kVA的負(fù)載用雙總線供電的例子。這里采用了2臺550kVA的模塊化UPS,每臺550kVA的模塊化UPS機殼中有兩臺275 kVA的模塊化UPS,為了提高效率,在正常供電時就可以令其中一臺275 kVA的模塊化UPS休眠,形成2+1工作模式。而且隨著負(fù)載的減小還可以工作在1+1模式。

 

圖14 模塊化UPS節(jié)能運行模式

 

圖15的節(jié)能運行方式是在電網(wǎng)電壓穩(wěn)定在指定范圍時接通旁路開關(guān),和ECO工作方式不同的是,此時逆變器并不關(guān)機,而是出于一種類似休眠地等待狀態(tài),它的功能類似于無功功率補償,能把電網(wǎng)中突變之類的干擾抑制掉。這時的效率可達(dá)97%以上,又進(jìn)一步節(jié)約了能量。

好多IT設(shè)備都是雙電源供電,所以往往雙總線供電方式有不少是采用兩套塔式單機供電,如圖15所示。在此情況下大都采用兩臺UPS各供50%的配電方式,這樣做的結(jié)果不能使效率達(dá)到最高點。一般效率最高點往往不是在100%功率,而是在70%~100%之間。如

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責(zé)任編輯:何健

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